Proteomische Analyse von nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen
Proteomic Analysis of non-small cell lung cancer
by Hannah Yniguez née Henric-Petri
Date of Examination:2025-05-21
Date of issue:2025-05-19
Advisor:Prof. Dr. Philipp Ströbel
Referee:Prof. Dr. Stefan Andreas
Referee:Prof. Dr. Abdul Rahman Asif
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11261
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Abstract
English
Non-small cell lung cancer is a very common disease worldwide with a poor prognosis. Lung cancer is responsible for approximately 1.6 million deaths worldwide each year. A paradigm shift in the treatment of affected patients has been observed: targeted therapies against molecular target structures, such as a mutated EGF receptor, can improve quality of life and prolong survival. Overall, however, the number of benefiting patients is small. It should also be noted that the median survival time with targeted therapy is only slightly longer than with platinum-based chemotherapy. To improve the prognosis of affected patients, both new approaches for targeted therapies and markers that can aid earlier diagnosis are needed. The aim of this study was to gain deeper insight into tumor biology through proteomic analysis of non-small cell lung cancer and physiological lung tissue. This can serve to identify both new potential therapeutic targets and diagnostic markers. For this purpose, a sample collective consisting of five FFPE squamous cell carcinoma samples, seven adenocarcinoma samples, and six normal lung tissue samples was created. These were analyzed by mass spectrometry after processing according to the FASP protocol, which involves tissue lysis in combination with the use of a Super-SILAC spike-in protein comparison standard. Protein expression profiles were then generated, which led to a comparison of the respective entities at the protein level. By creating a cluster heatmap, it was possible to differentiate normal lung tissue from malignant tissue. A total of 382 proteins were quantified across all samples. The aim was to demonstrate that differentially expressed proteins known from the literature could be reproduced using the presented protocol. Furthermore, several new differentially expressed proteins were identified, which were examined in more detail with regard to their role in tumor pathology after a literature search. These include the proteins heat shock protein 60 (HSP60), catalase, uridine diphosphate-glucose-6-dehydrogenase (UGDH), and serine hydroxymethyltransferase 2 (SHMT2). Subsequently, immunohistochemical staining was performed to validate two representative markers (SHMT2 and UGDH) on another collective consisting of squamous cell carcinoma, adenocarcinoma, and normal tissue on TMA blocks. The results were heterogeneous. As in the unsupervised clustering analysis, a distinction between malignant tissue samples and physiological lung tissue could also be determined based on the immunohistochemical staining. A clear differentiation between adenocarcinoma and squamous cell tissue was not possible.
Keywords: NSCLC; Proteomic; SILAC; FASP
German
Nicht-kleinzellige Lungenkarzinome sind eine weltweit sehr häufig auftretende Erkrankung mt einer schlechten Prognose. Jährlich sind Lungenkarzinome für etwa 1,6 Millionen Tote weltweit verantwortlich. Es konnte ein Paradigmenwechsel in der Behandlung von betroffenen Patient*innen registriert werden, so können zielgerichtete Therapien gegen molekuläre Zielstrukturen wie beispielsweise ein mutierter EGF-Rezeptor die Lebensqualität verbessern und die Überlebenszeit verlängern. Insgesamt ist die Anzahl der profitierenden Patient*innen jedoch gering. Auch muss festgestellt werden, dass die mediane Überlebenszeit anhand der zielgerichteten Therapie nur geringfügig länger ist als bei der Platinbasierten Chemotherapie. Um die Prognose der betroffenen Patient*innen zu verbessern werden sowohl neue Ansatzpunkte für zielgerichtete Therapien benötigt als auch Marker, die zu einer früheren Diagnosestellung verhelfen können. Ziel dieser Arbeit war es, durch die proteomische Analyse von nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen und physiologischem Lungengewebe einen tieferen Einblick in die Tumorbiologie zu erlangen. Dies kann sowohl dazu dienen neue potentielle Therapieziele als auch diagnostische Marker zu identifizieren. Hierfür wurde ein Probenkollektiv bestehend aus fünf FFPE-Plattenepithelkarzinomproben, sieben Adenokarzinomproben und sechs Normalgewebeproben der Lunge erstellt. Diese wurden nach Bearbeitung nach dem FASP-Protokoll, welches eine Lyse des Gewebes in Kombination mit der Verwendung eines Super-SILAC-Spike-in-Proteinvergleichsstandard vorsieht, massenspektrometrisch analysiert. Es folgte die Erstellung von Protein-expressionsprofilen, die zum Vergleich der jeweiligen Entitäten auf Proteinebene führte. Es gelang durch die Erstellung einer cluster heatmap die Differenzierung von Normalgewebe der Lunge zu maligne verändertem Gewebe. Insgesamt wurden 382 Proteine überschneidend in allen Proben quantifiziert. Es sollte gezeigt werden, dass aus der Literatur bekannte differentiell exprimierte Proteine im Rahmen des vorgestellten Protokolls reproduziert werden können. Außerdem wurden einige neue differentiell exprimierte Proteine identifiziert, die nach Literaturrecherche näher betrachtet wurden hinsichtlich ihrer Rolle in der Tumorpathologie. Hierzu gehören die Proteine Heat Shock Protein 60 (HSP60), Katalase, Uridine Diphosphat-Glukose-6- Dehydrogenase (UGDH) und Serin Hydroxymethyltransferase 2 (SHMT2). Anschließend wurde eine immunhistochemische Färbung zur Validierung für zwei stellvertretend gewählte Marker (SHMT2 und UGDH) an einem weiteren Kollektiv bestehend aus Plattenepithelkarzinom, Adenokarzinom und Normalgewebe an TMA Blöcken vorgenommen. Die Ergebnisse zeigten sich heterogen. Wie in der unsupervised Clustering Analyse konnte eine Abgrenzung von malignen Gewebeproben zu physiologischem Lungengewebe auch anhand der Immunhistochemischen Färbungen gefunden werden. Eine eindeutige Differenzierung zwischen Adenokarzinom und Plattenepithelgewebe gelang nicht.
Schlagwörter: Proteomik; FASP; SILAC; NSCLC
